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Die
Erfindung betrifft einen implantierbaren Herzstimulator für die Therapie
tachykarder Herzrhythmusstörungen.
Ein solcher Herzstimulator ist auch als implantierbarer Cardioverter/Defibrillator (ICD)
bekannt und erfüllt
in der Regel auch die Funktion eines implantierbaren Herzschrittmachers.
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Tachykarde
Herzrhythmusstörungen
können einerseits
Tachykardien im engeren Sinne sein, bei denen eine jeweils betroffene
Herzkammer (Ventrikel oder Atrium) zwar geordnet, aber mit einer
physiologisch unangemessen hohen Rate kontrahiert. Bei einer Fibrillation
(Flimmern) kommt es dagegen zu einer ungeordneten Kontraktion der
jeweiligen Herzkammer infolge kreisender Erregung, bei der die jeweils
betroffene Herzkammer praktisch nicht mehr zur Förderung eines Blutvolumens
beiträgt.
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Tachykardien
können
nach dem Ort ihrer Entstehung unterschieden werden. Ventrikuläre Tachykardien
haben ihren Ursprung im Ventrikel, während superventrikuläre Tachykardien
(SVT) ihren Ursprung oberhalb des Ventrikels, also beispielsweise im
Atrium, haben.
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Implantierbare
Herzstimulatoren in Form von Herzschrittmachern oder Cardiovertern/Defibrillatoren
sind grundsätzlich
bekannt. Solche Herzstimulatoren sind in der Regel an Elektrodenleitungen
angeschlossen, die in einer Kammer eines Herzens oder in unmittelbarer
Nähe Stimulations-
und optional zusätzliche
Defibrillationselektroden besitzen. Über eine Stimulationselektrode
kann ein Herzschrittmacher einen elektrischen Stimulationsimpuls
an das Muskelgewebe einer Herzkammer abgeben, um so eine stimulierte
Kontraktion der Herzkammer hervorzuru fen, sofern der Stimulationsimpuls
eine ausreichende Intensität
besitzt und das Herzmuskelgewebe (Myokard) sich nicht gerade in
einer refraktären Phase
befindet. Um auf diese Weise eine stimulierte Kontraktion einer
Herzkammer auszulösen,
werden üblicher
Weise Elektrodenleitungen mit relativ kleinflächigen Stimulationselektroden
verwendet, da es zum Auslösen
einer stimulierten Kontraktion einer Herzkammer ausreicht, wenn
nur ein kleiner Teil des Myokards dieser Herzkammer anfänglich stimuliert wird.
Eine derartige stimulierte Kontraktion einer Herzkammer wird im
Rahmen dieser Beschreibung als stimuliertes Ereignis bezeichnet.
Kommt es zu einer natürlichen
Kontraktion der Herzkammer, wird dies im Rahmen dieser Beschreibung
als Eigenaktion oder als intrinsisches Ereignis bezeichnet. Eine Kontraktion
beispielsweise des rechten Atriums eines Herzens wird als atriales
Ereignis bezeichnet, welches beispielsweise ein natürliches
atriales Ereignis sein kann, oder – im Falle eines atrialen Herzschrittmachers – auch ein
stimuliertes atriales Ereignis. Im gleichen Sinne können natürliche (intrinsische)
und stimulierte linksventrikuläre
und rechtsventrikuläre
Ereignisse unterschieden werden.
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Eine
lokale Erregung des Myokards breitet sich vom Erregungsort ausgehend
per Reizleitung im Myokard aus und führt zu einer Depolarisation
der Muskelzellen und damit zu einer Kontraktion des Myokards. Nach
kurzer Zeit kommt es zu einer Repolarisation der Muskelzellen und
damit zu einer Entspannung des Myokards. Während der Phase der Depolarisation
sind die Herzmuskelzellen für
eine Erregung unempfindlich, d. h. refraktär. Die mit der Depolarisation
und Repolarisation einhergehenden elektrischen Potentiale können wahrgenommen
und deren zeitlicher Verlauf – als
Elektrokardiogramm bezeichnet – ausgewertet
werden.
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Das
Erfassen solcher natürlichen
(intrinsischen) Ereignisse erfolgt durch Ableiten der elektrischen
Potenziale des Myokards der jeweiligen Herzkammer mit Hilfe von
Sensingelektroden, die Teil einer entsprechenden Elektrodenleitung
sind. Dabei können
die Sensingelektroden gleichzeitig die Stimulationselektroden sein
und abwechselnd als Stimulations- und als Sensingelektroden verwendet
werden. Typischerweise ist für
das Sensing ein Elektrodenpaar bestehend aus einer Spitzen elektrode (Tip-Elektrode)
und einer Ringelektrode vorgesehen, von denen die Spitzenelektrode
auch als Stimulationselektrode dient. Auf diese Weise erfolgt eine
bipolare Ableitung eines intrakardialen Elektrokardiogramms (IEGM).
Dabei erfolgt das Sensing und die Stimulation im Ventrikel mit Hilfe
einer ventrikulären Elektrodenleitung
und die Stimulation und das Sensing im Atrium (im rechten Atrium)
mit einer atrialen Elektrodenleitung, die separat an den jeweiligen Herzstimulator
angeschlossen sind. Zusätzlich
kann auch eine linksventrikuläre
Elektrodenleitung vorgesehen sein, die typischer Weise über den
Koronarsinus und eine von diesem abzweigende Lateralvene in die
Nähe des
linken Ventrikels ragt und dort eine kleinflächige Stimulations- und/oder
Sensingelektrode aufweisen kann.
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Die
Sensingelektroden sind im Betrieb des Herzstimulators mit entsprechenden
Sensingeinheiten verbunden, die ausgebildet sind, ein jeweiliges über eine
Sensingelektrode (bzw. ein Sensingelektrodenpaar) aufgenommenes
Elektrokardiogramm auszuwerten und insbesonders intrinsische atriale bzw.
ventrikuläre
Ereignisse zu detektieren, d. h. natürliche atriale oder ventrikuläre Kontraktionen.
Dies geschieht beispielsweise durch Schwellwertvergleich, d. h.
ein intrinsisches Ereignis wird detektiert, wenn ein jeweiliges
intrakardiales Elektrokardiogramm einen geeignet vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
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Aus
der Frequenz, mit der atriale bzw. ventrikuläre Ereignisse aufeinander folgen,
kann die jeweilige intrinsische atriale Herzrate (atriale Frequenz) bzw.
ventrikuläre
Herzrate (Ventrikelfrequenz) abgeleitet und somit beispielsweise
Tachykardien detektiert werden.
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Die
derzeit am Markt verfügbaren
ICDs bieten eine Reihe von Funktionen zur Terminierung atrialer
Arrhythmien, insbesondere atrialen Flimmerns durch automatisch abgegebene
Kardioversionsschocks. Diese Kardioversionsschocks werden immer
auf eine Vorhofflimmerdetektion hin ausgelöst. Der ventrikuläre Rhythmus
wird hier nur zur sicheren Synchronisation des Schocks bewertet.
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Alle
derzeit bekannten Geräte
geben diese Kardioversionsschocks entweder unabhängig von ventrikulären Rhythmus
ab oder geben dann keinen Kardioversionsschock ab, wenn die ventrikuläre Frequenz
einen programmierbaren Wert übersteigt.
In vielen Anwendungen wird die atriale Kardioversion nur zu bestimmten
Tages- bzw. Nachtzeiten zugelassen und ggf. zunächst verzögert, um einer spontanen Terminierung
einen Vorzug zu geben.
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Für die adäquate Therapie
von Herzinsuffizienzpatienten mit persistierendem Vorhofflimmern existiert
derzeit noch kein hinreichend spezifischer Algorithmus zur Vorhofflimmertherapie.
Bei diesen Patienten ist ein Vorhofflimmern immer dann behandlungspflichtig,
wenn das Vorhofflimmern schnell in den Ventrikel übergeleitet
wird. Diese Patienten verlieren durch das Vorhofflimmern zum einen
den ventrikulären
Füllungsanteil
durch eine optimierte AV-Zeit; übersteigt
die ventrikuläre
Reaktion eine bestimmte Frequenz, verlieren diese Patienten zusätzlich die
ventrikuläre
Resynchronisation und mit steigender Ventrikelfrequenz sinkt gleichzeitig
das Herzzeitvolumen bei zunehmendem myokardialen Sauerstoffbedarf.
Dies führt
bei diesen Patienten zur raschen Dekompensation. Einzig effektive
Therapie ist hier die sofortige Kardioversion des Vorhofflimmerns, sofern
ein Thromboserisiko weitgehend ausgeschlossen werden kann.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Herzstimulator zu schaffen, der eine
atriale Tachykardie zu einem geeigneten Zeitpunkt beendet.
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Erfindungsgemäß ist hierzu
ein implantierbarer Herzstimulator zur elektrischen antitachykarden Therapie
des Herzens vorgesehen,
- – mit mindestens einer atrialen
und einer ventrikulären
Sensingeinheit und
- – mit
mindestens einem Schockgenerator zur Defibrillations-/Kardioversionsschocktherapie,
- – mit
einer Diskriminierungseinheit, die zur Unterscheidung ventrikulärer (VT)
und supraventrikulärer
Tachykardien (SVT) ausgebildet ist, sowie
- – mit
einer Steuereinheit, die zum Auslösen eines atrialen Kardioversionsschocks
mit dem Schockgenerator verbunden und derart konfiguriert ist, dass mindestens
ein atrialer Kardioversionsschock ausgelöst wird, wenn zunächst der
ventrikuläre
Rhythmus schneller als eine programmierte Frequenzgrenze ist und
gleichzeitig die Diskriminierungseinheit eine SVT als Vorhofflimmern (AFib)
klassifiziert.
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Die
Steuereinheit ist in an sich bekannter Weise in der Lage, mittels
von der atrialen und der ventrikulären Sensingeinheit erfasster
natürlicher
(intrinsischer) atrialer bzw. ventrikulärer Ereignisse einen jeweiligen
intrinsischen atrialen und ventrikulären Herzrhythmus mit einer
entsprechenden atrialen Frequenz bzw. Ventrikelfrequenz zu erfassen.
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Ein
erfindungsgemäßer implantierbarer Herzstimulator
umfasst somit wenigstens:
- – eine Kardioversions-/Defibrillationseinheit,
die mit mindestens einem Elektrodenpaar zur Defibrillations-/Kardioversionsschocktherapie
verbunden oder zu verbinden und als Schockgenerator ausgebildet
ist, Kardioversionsschocks oder Defibrillationsschocks zu generieren
und abzugeben,
- – eine
atriale Sensingeinheit, die ausgebildet ist, eine Vorhofkontraktion
zu erfassen und im Falle einer detektierten Vorhofkontraktion ein
eine jeweiliges atriales Ereignis anzeigendes atriales Sensingsignal
auszugeben,
- – eine
ventrikuläre
Sensingeinheit, die ausgebildet ist eine jeweilige Kammerkontraktion
zu erfassen und im Falle einer detektierten Kammerkontraktion ein
ventrikuläres
Sensingsignal auszugeben,
- – eine
Tachykardieerfassungseinheit, die mit der atrialen und der ventrikulären Sensingeinheit
verbunden und ausgebildet ist, eine Tachykardie zu erfassen, wobei
die Tachykardieerfassungseinheit weiter als Diskrimierungseinheit
ausgebildet, eine erfasste Tachykardie als ventrikuläre Tachykardie
(VT) oder als superventrikuläre
Tachykardie (SVT) zu klassifizieren, und
- – eine
Therapiesteuereinheit, die zum Auslösen eines atrialen Kardioversionsschocks
mit der Kardioversions-/Defibrillationseinheit verbunden und ausgebildet
ist, mindestens einen atrialen Kardioversionsschock auszulösen, wenn
zunächst
ein von der ventrikulären
Sensingeinheit erfasster ventrikulärer Rhythmus schneller als
eine programmierte Frequenzgrenze ist und gleichzeitig Tachykardieerfassungseinheit
eine SVT als Vorhofflimmern (AFib) klassifiziert.
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Der
Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, ein Vorhofflimmern bei Patienten
mit chronischer Herzinsuffizienz immer dann sofort zu terminieren, wenn
die resultierende Ventrikelfrequenz einen Grenzwert übersteigt.
Dieser Grenzwert ist dabei patientenindividuell und muss vom Arzt
festgelegt werden können.
Bei dieser Kardioversion ist das Risiko eines Schlaganfalls (Ablösung eines
Thrombus im Systemkreislauf) möglichst
zu minimieren.
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Vorzugsweise
ist die Steuereinheit ausgebildet, eine atriale Kardioversion immer
nur dann auszulösen,
wenn der ventrikuläre
Rhythmus schneller als eine programmierbare Frequenzgrenze jedoch langsamer
als der atriale Rhythmus ist und der ventrikuläre Rhythmus unregelmäßig ist,
d. h. ein vorgegebenes Stabilitätskriterium
nicht erfüllt.
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Außerdem ist
ein Herzstimulator bevorzugt, dessen Therapiesteuereinheit ausgebildet
ist, eine atriale Kardioversion immer auf eine R-Welle, d. h. ein
detektiertes intrinsisches Ereignis im Ventrikel zu synchronisieren.
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Die
Kardioversions-/Defibrillationseinheit ist vorzugsweise mit mindestens
drei Schockelektroden, nämlich
einer distalen Schockwendel, einer proximalen Schockwendel an der
rechtsventikulären
Elektrodenleitung und einem elektrisch leitenden Gehäuse des
implantierbaren Herzstimulators verbunden oder zu verbinden.
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Darüber hinaus
ist die Kardioversions-/Defibrillationseinheit in Verbindung mit
der Therapiesteuereinheit vorzugsweise so ausgebildet, dass die
Kardioversions-/Defibrillationseinheit für eine atriale Kardioversion
und für
eine ventrikuläre
Defibrillation mit jeweils wenigstens zwei Schockelektroden verbunden
ist, von den wenigstens eine Schockelektrode für die atriale Kardioversion
von den Schockelektroden für
die ventrikuläre
Defibrillation verschieden ist, so dass für die atriale Kardioversion
ein anderer Schockpfad eingestellt werden kann als für die ventrikuläre Defibrillation.
Beispielsweise kann die Kardioversions-/Defibrillationseinheit für die atriale
Kardioversion mit der proximalen Schockwendel der rechtsventrikulären Elektrodenleitung
und dem Gehäuse des
implantierbaren Herzstimulators verbunden sein und für die ventrikuläre Defibrillation
mit der distalen Schockwendel der rechtsventrikulären Elektrodenleitung
und dem Gehäuse
des implantierbaren Herzstimulators.
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Weiterhin
ist der implantierbare Herzstimulator vorzugsweise ein biventrikulärer Dreikammer Herzschrittmacher,
der mit einer atrialen und zwei ventrikulären Elektrodenleitungen verbunden
(CRT) bzw. zu verbinden ist, nämlich
einer rechtsatrialen Elektrodenleitung, einer rechtsventrikulären Elektrodenleitung
und einer linksventrikulären
Elektrodenleitung. Ein solcher Herzstimulator kann für die kardiale Resynchronisationstherapie
eingesetzt werden und besitzt eine linksventrikuläre Sensingeinheit,
die mit einer Sensingelektrode an der linksventrikulären Elektrodenleitung
verbunden oder zu verbinden ist und ausgebildet ist, linksventrikuläre intrinsische
Ereignisse zu erfassen.
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Bei
einem derartigen Herzstimulator ist die Therapiesteuereinheit vorzugsweise
mit der atrialen und der linksventrikulären Sensingeinheit verbunden.
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Vorzugsweise
ist die Therapiesteuereinheit weiter ausgebildet, eine Synchronisation
der atrialen Kardioversion immer auf eine linksventrikulär wahrgenommene
R-Welle vorzunehmen.
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Vorzugsweise
weist der implantierbare Herzstimulator einen Zeitgeber auf, der
mit der atrialen Sensingeinheit verbunden ist und ausgebildet ist,
zu überwachen,
ob ein Vorhofflimmern ununterbrochen eine vorgegebene Zeitdauer übersteigt.
Wird diese Zeit überschritten,
dann wird die atriale Kardioversion gesperrt.
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Vorzugsweise
ist die Therapiesteuereinheit derart programmierbar, dass die Auslösung einer
automatischen atrialen Kardioversion durch einen programmierbaren
Parameter ein- bzw. ausgeschaltet werden kann. Hierzu ist der implantierbare
Herzstimulator vorzugsweise mit einer Telemetrieeinheit und einem
Speicher für
Programmparameter ausgestattet, so dass der implantierbare Herzstimulator
von außen
fernprogrammierbar ist.
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Die
Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf
die Figuren näher
erläutert
werden. Von den Figuren zeigen
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1:
einen implantierbaren Herzstimulators in Form eines Zweikammer-Herzschrittmachers in
Verbindung mit einem Patientengerät;
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2:
ein Übersichtsschaltbild
des implantierbaren Herzstimulators;
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3:
ein detaillierteres Blockschaltbild einer erweiterten Diskriminierungs-Einheit zur atrialen Kardioversion
des implantierbaren Herzstimulators;
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4:
ein Diagramm zur Erläuterung
der Funktionsweise der Diskrimierungs-Einheit bei der Klassifikation tachykarder
Arrhythmien;
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5:
eine alternative Ausführungsform
eines Herzstimulators in Form eines biventrikulären Dreikammer-Herzschrittmachers;
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6:
eine Illustration eines Schockpfades für eine ventrikuläre Defibrillation;
und
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7:
eine Illustration eines Schockpfades für eine atriale Kardioversion.
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1 zeigt
einen Zweikammer-Herzschrittmacher und implantierbaren Kardioverter/Defibrillator
(ICD) als implantierbaren Herzstimulator 10. Dieser Zweikammer-Herzschrittmacher
ist über
Elektrodenleitungen 14 und 16 mit Stimulations- und Sensingelektroden 18 und 20 beziehungsweise 22 und 24 im
Ventrikel beziehungsweise Atrium eines Herzens verbunden und kann
auf diese Weise Stimulationsimpulse an das Herz abgeben und elektrische
Potentiale vom Herzen aufnehmen.
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Außerdem ist
ein externes Gerät 100 in
der Nähe
des implantierbaren Herzstimulators 10 dargestellt.
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Die
Elektrodenleitungen 14 und 16 sind über bekannte,
standardisierte Steckverbindungen mit Kontaktbuchsen in einem Header
(Anschlussgehäuse) 11 des
Herzstimulators 10 elektrisch verbunden. Auf diese Weise
sind die Elektrodenleitungen 14 und 16 auch mit
elektronischen Komponenten im Inneren eines hermetisch dichten Metallgehäuses 42 des Herzstimulators 10 verbunden.
Diese Komponenten sind nachfolgend detaillierter schematisch dargestellt und
bestimmen die erfindungsgemäße Funktionsweise
des Herzstimulators 10.
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Die
Elektrodenleitung 14 ist eine rechtsatriale Elektrodenleitung
und besitzt an ihrem distalen Ende eine atriale Spitzenelektrode
RA Tip 22 sowie in kurzer Entfernung davon eine atriale
Ringelektrode RA Ring 24, die beide im rechten Atrium 26 des
Herzens 12 platziert sind.
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Die
Elektrodenleitung 16 ist eine rechtsventrikuläre Elektrodenleitung
und besitzt an ihrem distalen Ende eine rechtsventrikuläre Spitzenelektrode RV
Tip 18 und in unmittelbarer Nähe eine rechtsventrikuläre Ringelektrode
RV Ring 20. Beide Elektroden sind im Apex des rechten Ventrikels
des Herzens angeordnet.
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Außerdem trägt die rechtsventrikuläre Elektrodenleitung 16 noch
eine rechtsventrikuläre Schockwendel
RV Coil 38 als großflächige Elektrode zur
Abgabe von Defibrillationsschocks.
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In 2 sind
die Hauptbestandteile des Herzstimulators 10 dargestellt.
In punktierter Liniendarstellung sind außerdem weitere Komponenten dargestellt,
wie sie bei einer alternativen Ausführungsvariante eines implantierbaren
Herzstimulators 10 (siehe 5) zusätzlich vorgesehen
sein können.
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Auf
der linken Seite sind die elektrischen Anschlüsse für die verschiedenen Elektroden 18, 20, 22, 24 und 38 dargestellt.
Die Schockelektrode (Schockwendel) 38 ist mit einem Schockimpulsgenerator 50 verbunden.
Der Schockgenerator 50 ist mit einer Stimulationssteuereinheit 54 verbunden,
die den Schockimpulsgenerator 50 bei Bedarf zur Erzeugung
und Abgabe eines Kardiversions- oder Defibrillationsschocks ansteuert.
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Der
Anschluss für
die rechtsventrikuläre Spitzenelektrode
RV Tip 18 sowie der Anschluss für die rechtsventrikuläre Ringelektrode
RV Ring 20 sind jeweils sowohl mit einer rechtsventrikulären Stimulationseinheit 56 als
auch mit einer rechtsventrikulären Sensingeinheit 58 verbunden.
Sowohl die rechtsventrikuläre
Stimulationseinheit 56 als auch die rechtsventrikuläre Sensingeinheit 58 sind
jeweils mit der Stimulationssteuereinheit 54 verbunden.
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Die
rechtsventrikuläre
Stimulationseinheit 56 ist dazu ausgebildet, auf ein Ansteuersignal
der Stimulationssteuereinheit 54 hin einen rechtsventrikulären Stimulationsimpuls
zu erzeugen und im Anschluss an die rechtsventrikuläre Ringelektrode
RV Ring 20 und die rechtsventrikuläre Spitzenelektrode RV Tip 18 abzugeben.
Alternativ ist es auch möglich, dass
das Gehäuse 42 des
Herzstimulators 10 eine neutrale Elektrode bildet und die
rechtsventrikuläre Stimulationseinheit 56 mit
dem Anschluss für
die rechtsventrikuläre
Spitzenelektrode RV Tip 18 und dem Gehäuse 42 als andere
Elektrode zur Abgabe eines Stimulationsimpulses verbunden ist. Ein rechtsventrikulärer Stimulationsimpuls
unterscheidet sich von einem Defibrilla tionsschock dadurch, dass der
Stimulationsimpuls eine wesentlich geringere Impulsstärke besitzt,
sodass er nicht wie ein Defibrillationsschock auf einen Schlag das
vollständige
Herzgewebe (Myokard) einer Herzkammer erregt, sondern nur die Herzmuskelzellen
in unmittelbarer Umgebung der rechtsventrikulären Spitzenelektrode RV Tip 18.
Diese Erregung breitet sich dann durch natürliche Reizleitung über den
gesamten Ventrikel weiter aus und sorgt so für eine stimulierte Kontraktion
des Ventrikels.
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Die
rechtsventrikuläre
Sensingeinheit 58 ist dazu ausgebildet, an dem Anschluss
für die
rechtsventrikuläre
Ringelektrode RV Ring 20 und die rechtsventrikuläre Spitzenelektrode
RV Tip 18 anliegende elektrische Potentiale zunächst durch
einen Eingangsverstärker
zu verstärken
und zu filtern. Weiterhin ist die rechtsventrikuläre Sensingeinheit
ausgebildet, den Verlauf der an ihren Eingängen anliegenden elektrischen
Signale derart auszuwerten, dass die rechtsventrikuläre Sensingeinheit 58 selbsttätig eine
natürliche
(intrinsische), d. h. selbsttätige Kontraktion
des rechten Ventrikels detektiert. Dies kann beispielsweise dadurch
geschehen, dass der Verlauf des an den Eingängen der rechtsventrikulären Sensingeinheit 58 anliegenden
Signals mit einem Schwellwert verglichen wird. Typischerweise ist
die größte Amplitude
des Signals in Form der so genannten R-Zacke kennzeichnend für eine natürliche Kontraktion
des rechten Ventrikels, die durch Schwellwertvergleich detektiert
werden kann. Die rechtsventrikuläre
Sensingeinheit 58 gibt daraufhin ein entsprechendes, eine
natürliche
Kontraktion des rechten Ventrikels anzeigendes Ausgangssignal an
die Stimulationssteuereinheit 54 aus.
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In
analoger Weise sind der Anschluss für die rechtsatriale Spitzenelektrode
RA Tip 22 und der Anschluss für die rechtsatriale Ringelektrode
RA Ring 24 sowohl mit einer rechtsatrialen Stimulationseinheit 60 als
auch mit einer rechtsatrialen Sensingeinheit 62 verbunden,
die jeweils ihrerseits wiederum mit der Stimulationssteuereinheit 54 verbunden
sind. Die rechtsatriale Stimulationseinheit 60 ist dazu
ausgebildet, Stimulationsimpulse zu erzeugen, deren Stärke ausreicht,
das rechtsatriale Myokard zu erregen. Die rechtsatrialen Stimulationsimpulse
können
dabei eine andere Impulsstärke
besitzen, als die rechtsventrikulären Stimulationsimpul se. Die
rechtsatriale Sensingeinheit 62 ist ausgebildet, aus dem
Verlauf des an ihren Eingängen
anliegenden Differenzsignals eine sogenannte P-Welle zu detektieren,
die eine natürliche
(intrinsische) Kontraktion des rechten Atriums kennzeichnet. Detektiert
die rechtsatriale Sensingeinheit 62 eine entsprechende
P-Welle, erzeugt sie
ein Ausgangssignal und gibt dieses an die Stimulationssteuereinheit 54 weiter,
welches eine natürliche
Kontraktion des rechten Atriums kennzeichnet.
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Als
weiterer Bestandteil des Herzstimulators 10 ist ein Aktivitätssensor 72 mit
der Stimulationssteuereinheit 54 verbunden. Der Aktivitätssensor 72 ist
dazu ausgebildet, ein von der körperlichen
Aktivität
eines Patienten abhängiges
Signal, zum Beispiel ein Bewegungssignal, zu erfassen und ein entsprechendes,
die körperliche
Aktivität
des Patienten anzeigendes Signal an die Stimulationssteuereinheit 54 auszugeben.
Dies erlaubt es, dass die Stimulationssteuereinheit 54 das
Timing der Stimulationsimpulse an den Bedarf des Patienten (hämodynamischen
Bedarf) anpasst.
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Weiterhin
umfasst der Herzstimulator 10 eine Speichereinheit 80,
die mit der Stimulationssteuereinheit 54 verbunden ist
und es erlaubt, von der Stimulationssteuereinheit 54 erzeugte
oder ausgewertete Signale zu speichern. Andererseits erlaubt es
die Speichereinheit 80, Steuerprogramme für die Stimulationssteuereinheit 54 in
veränderbarer
Form zu speichern. Des Weiteren ist die Stimulationssteuereinheit 54 mit
einem Zeitgeber 84 verbunden.
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Der
Herzstimulator 10 verfügt über mindestens
eine bidirektionale Telemetrieschnittstelle 84, um gespeicherte
Daten vom elektronischen Implantat an ein externes Gerät 100 übertragen
zu können und
umgekehrt auch Programmiereinstellungen und Therapiekommandos von
diesem externen Gerät 100 empfangen
zu können.
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In 3 ist
ein Ausschnitt eines detaillierteren Blockschaltbilds eines Zweikammer-ICD,
einschließlich
der erweiterten Diskriminierungs-Einheit 170 zur atrialen
Kardioversion dargestellt.
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3 zeigt
die atriale Sensingeinheit 62 und die rechtsventrikuläre Sensingeinheit 58 (oder – falls vorhanden
(siehe 5) – die
bevorzugte linksventrikuläre
Sensingeinheit 66) in detaillierter Darstellung: Die intrakardialen
Signale, abgeleitet mittels atrialer bzw. ventrikulärer Sensingelektroden 110,
werden zunächst
verstärkt,
wobei jedem Verstärker 130 jeweils
eine Blankingstufe 120 zur Ausblendung von Stimulationsartefakten
vorgeschaltet ist. Anschließend
wird das jeweilige Signal digitalisiert und gefiltert (Filter 140)
und einem Komparator 150 zur P- bzw. R-Wellenwahrnehmung
weitergeleitet.
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Anschließend erfolgt
die weitere Signalverarbeitung in der Steuereinheit 54.
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Die
mittels der atrialen Sensingeinheit 62 bzw. der rechtsventrikulären Sensingeinheit 58 gewonnen
P- und R-Wellen synchronen Ereignisse werden in einer Intervallmesseinheit 160 vermessen. Diese
PP-, PR-, RP- und RR-Intervalle werden einem Schrittmacherzeitgeber 180 zur
Steuerung der antibradykarden Stimulation weitergeleitet. Ferner
werden diese Intervallinformationen in der als Intervallauswerteeinheit
dienenden VT/SVT-Diskriminierungseinheit 170 zur Diskriminierung
zwischen VT und SVT hinsichtlich ihrer Verhältnisse bezüglich atrialem und ventrikulärem Rhythmus
verglichen und in bewerteter Form der Detektions- und Therapiesteuereinheit 190 für die antitachykarde
Therapie (HF-Burst, ATP, Schock) verfügbar gemacht.
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Die
VT/SVT-Diskriminierungseinheit 170 ist derart erweitert,
dass ein atrialer Kardioversionsschock immer dann von der Therapiesteuereinheit 190 angefordert
wird, wenn ein tachykarder ventrikulärer Rhythmus, bedingt durch
ein Vorhofflimmern klassifiziert wird.
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In 4 ist
ein Entscheidungsbaum des VT/SVT-Klassifizierers der VT/SVT-Diskriminierungseinheit 170 im
Detail dargestellt.
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Immer
dann, wenn ein ventrikuläres
Ereignis (V) schneller als eine programmierte Tachykardiefrequenz
wahrgenommen wird (200), wird zunächst geprüft, ob das aktuelle Ventrikelereignis
schneller als das aktuelle atriale Ereignis (A) ist (210).
Ist V schneller als A, dann erfolgt die Klassifikation als ventrikuläre Tachykardie
(310: VT) und der entsprechende Detektionszähler (z1)
wird inkrementiert.
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Ist
V langsamer als A (220), dann wird geprüft, ob die RR-Intervalle stabil
sind (230). Bei stabilen RR-Intervallen erfolgt eine Prüfung auf
ein festes N:1-Überleitungsverhalten
(240). Ist dies gegeben, dann wird ein atriales Flattern
(320: AFlut) klassifiziert und der SVT-Zähler z2
inkrementiert.
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Ist
keine feste Überleitung
nachweisbar, dann wird eine VT (330) klassifiziert und
z3 inkrementiert.
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Werden
die RR-Intervalle als instabil bewertet (230), dann wird
als Ursache für
die schnelle ventrikuläre
Frequenz ein Vorhofflimmern (AFib) klassifiziert und der Detektionszähler z4
inkrementiert (340). Dieser Detektionszähler wird für die Kardioversionsentscheidung
genutzt.
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Sind
die atriale und die ventrikuläre
Frequenz identisch (V = A), dann wird geprüft, ob die RR-Intervalle stabil
sind (250). Bei stabilen RR-Intervallen werden anschließend die
PP-Stabilität
(260) und die AV-Monotonie (270) geprüft. Sind
die PP-Intervalle instabil oder die AV-Monotonie erfüllt, dann wird
die ventrikuläre
Tachykardie als monomorphe VT bei gleichzeitigem Vorliegen einer
atrialen Tachyarrhythmie (350: mVT mit AFib, AFlut oder
AT) klassifiziert und der Detektionszähler z5 inkrementiert. Sind
die PP-Intervalle hingegen stabil und die AV-Monotonie nicht erfüllt, so
wird die Tachykardie dann als retrograd übergeleitete VT (mVT retrograd) klassifiziert,
wenn das ventrikuläre
Onset-Kriterium (180) erfüllt ist. Der Detektionszähler z6
wird dann inkrementiert.
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Ist
das Onset-Kriterium (280) nicht erfüllt, wird eine Sinustachykardie
(370: SinT) klassifiziert und der Detektionszähler z7
inkrementiert. Wird bei der RR-Stabilitätsprüfung (250)
ein instabiler ventrikulärer
Rhythmus nachgewiesen, dann entscheidet die Prüfung der AV-Intervallstabilität (290) über eine Klassifikation
als retrograd übergeleitete
polymorphe VT (280: pVT) in Falle von instabilen AV-Intervallen. Der
Detektionszähler
z8 wird dann inkrementiert. Sind die AV-Intervalle hingegen stabil, wird eine
SVT mit antegrader 1:1-Überleitung
klassifiziert (390: SVT 1:1) und der Detektionszähler z9
inkrementiert.
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Die
in 3 dargestellte VT/SVT-Diskriminierungseinheit 170 entscheidet
anhand der in 4 dargestellten Detektionszählerstände (310...390)
bei Erreichen eines einstellbaren Zählerstandes über eine
Therapieabgabe und triggert dementsprechend die Therapiesteuereinheit 190.
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Für die in
der Erfindung beschrieben automatische atriale Kardioversion wird
der in 4 dargestellte Detektionszähler z4 ausgewertet. Übersteigt
der Zählerstand
einen vordefinierten Wert, dann gilt die klassifizierte Tachyarrhythmie
als als Vorhofflimmern mit tachykarder Überleitung in den Ventrikel.
Ist in diesem Fall der Parameter: Automatische Kardioversion aktiviert,
dann wird von der Detektionseinheit mindestens ein Kardioversionsschock angefordert.
Die Schockabgabesteuerung und Synchronisation entspricht dabei einem
ventrikulären Defibrillationsschock,
jedoch mit dem Zwang, die Schockabgabe auf eine R-Welle zu synchronisieren.
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In 5 ist
eine alternative Ausführungsvariante
eines implantierbaren Herzstimulators in Form eines biventrikulären Dreikammer-Herzstimulators/ICDs 10' dargestellt.
Dieser ist über
seinen Anschlussblock 11 (Header) mit einer rechtsventrikulären 16,
einer rechtsatrialen 14 und zusätzlich einer linksventrikulären Elektrodenleitung 30 verbunden.
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Diese
Elektrodenleitungen werden im Herzen 12 dauerhaft implantiert.
Die rechtsventrikuläre Elektrodenleitung 16 weist
dabei am distalen Ende eine bipolare Sti mulations- und Wahrnehmungselektrode
mit Tip- 18 und Ringelektrode 20 auf. Ferner ist diese
Elektrodenleitung mit einer distalen Schockwendel 38 und
zusätzlich
einer proximalen Schockwendel 40 ausgestattet. Die distale
Schockwendel 38 ist dabei so angeordnet, dass diese im
rechten Ventrikel 28 liegt. Die proximale Schockwendel 40 liegt
im oberen Teil des rechten Atriums 26. Die atriale Elektrodenleitung 14 weist
am distalen Ende eine bipolare Stimulations- und Wahrnehmungselektrode,
bestehen aus Tip- 22 und Ringelektrode 24 auf,
implantiert im rechten Atrium 26. Die linksventrikuläre Elektrodenleitung 30 weist
am distalen Ende eine bipolare Stimulations- und Wahrnehmungselektrode
mit Tip- 34 und Ringelektrode 32 auf. Ferner ist
diese Elektrodenleitung mit einer Schockwendel 36 ausgestattet.
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Diese
Schockwendel 36 ist dabei so angeordnet, dass diese vom
linken Ventrikel 44 bis hinauf zum linken Vorhof 46 reicht.
Eine weitere Elektrode für
die Schockabgabe stellt das elektrisch aktive Gehäuse 42 des
Implantates 10 dar.
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Die
linksventrikuläre
Elektrodenleitung 30 wird vom rechten Atrium 26 des
Herzens 12 aus über den
Koronarsinus in eine von diesem abzweigende Lateralvene geführt und
wird deswegen auch als Koronarsinuselektrodenleitung oder CS-Elektrodenleitung
bezeichnet.
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Wie 2 anhand
der punktiert dargestellten Komponenten zu entnehmen ist, sind auch
der Anschluss für
die linksventrikuläre
Spitzenelektrode LV Tip und der Anschluss für die linksventrikuläre Ringelektrode
LV Ring mit einer linksventrikulären Stimulationseinheit 64 und
einer linksventrikulären Sensingeinheit 66 verbunden.
Die linksventrikuläre Stimulationseinheit 64 und
die linksventrikuläre
Sensingeinheit 66 sind ebenso mit der Stimulationssteuereinheit 54 verbunden.
Beide funktionieren ähnlich wie
die bereits beschriebenen Stimulationseinheiten 56 und 60 und
Sensingeinheiten 58 und 62.
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Die
linksventrikuläre
Schockwendel 36 ist über
einen Anschluss LV-COIL und eine Elektrodenauswahleinheit 52 ebenfalls
mit dem Schockgenerator 50 verbunden.
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Mittels
der Elektrodenauswahleinheit 52 kann die Steuereinheit 54 zwei
oder mehr Elektroden (einschließlich
des leitenden Gehäuses 42)
auswählen, über die
ein Schock abgegeben werden soll.
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Der
in 5 gezeigte Herzstimulator 10' bietet dadurch
die Möglichkeit,
in Abhängigkeit
der primären
Ursache der ventrikulären
Tachykardie den Schockpfad für
die atriale Kardioversion und die ventrikuläre Defibrillation getrennt
einzustellen.
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In 6 ist
der Schockpfad für
die atriale Kardioversion dargestellt. Hier wird die Schockenergie
zwischen der rechtsventrikulären
proximalen Schockwendel 40 und der linksseitigen Schockwendel 36 abgegeben.
So wird bei der Kardioversion die größtmögliche atriale Muskelmasse,
insbesondere auch das linke Atrium vom elektrischen Feld erfasst. Die
atriale Kardioversion wird immer synchronisiert auf eine Ventrikelerregung
synchronisiert, sodass die Gefahr einer ventrikulären Akzeleration
minimiert wird.
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In 7 ist
die Strompfadkonfiguration für eine
ventrikuläre
Defibrillation dargestellt, die z. B. durch den Detektionszähler z3
(330) aus der 4 ausgelöst wird. Hier wird die Schockenergie
abgegeben zwischen der distalen rechtsventrikulären Schockwendel 38,
der proximalen Schockwendel 40 und dem aktiven Gehäuse 42 des
Implantates, wobei das Gehäuse 42 und
die proximale Schockwendel 40 im Moment der Schockabgabe
auf das gleiche Potential geschaltet werden. So wird bei der Defibrillation
eine möglichst
große
ventrikuläre
Muskelmasse erfasst. Diese Schockpfadkonfiguration entspricht der
Standardeinstellung der meisten ventrikulären ICDs.
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Um
das Schlaganfallrisiko, ausgelöst
durch einen bei atrialer Kardioversion freigesetzten Thrombus, zu
minimieren, kann der Arzt die Abgabe eines Kardioversionsschocks
mit einem Programmierbaren Parameter bei Patienten ohne hinreichende
antithrombotische Medikation verbieten, wenn vor dem Kardioversionsversuch
ein ununterbrochenes atriales Flimmern bestand. Diese Funktion ist
bereits bekannt.